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CHAIRE DE GÉNÉTIQUE ET PHYSIOLOGIE CELLULAIRE Année universitaire 2013-2014 Pr Christine PETIT Le système auditif face à ses agresseurs
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CHAIRE DE GÉNÉTIQUE ET PHYSIOLOGIE CELLULAIRE Année universitaire 2013-2014
Pr Christine PETIT
Le système auditif face à ses agresseurs
3ème cours : 13 mars 2014 Détecteurs et effecteurs du stress oxydant: rôles dans le métabolisme et la signalisa8on. Le dialogue des organelles: la part des peroxisomes. Séminaire: Patrice Courvalin – Unité des Agents An;bactériens, Ins;tut Pasteur, Paris “Les an8bio8ques sont-‐ils autodestructeurs”
SIGNALISATION REDOX
2 R-SH R-S-S-R + 2 H++ 2e-
Finkel T - J Cell Biol 2011
- de la xanthine et l’hypoxanthine: xanthine et hypoxanthine oxydase (cytoplasme, peroxysomes(xanthine oxydase)
hypoxanthine+H20 xanthine +H2O2
xanthine + H20 acide urique +H2O2
Produire de l’H2O2 (peroxyde d’hydrogène, eau oxygénée) - dismutation de l’anion superoxyde: superoxyde dismutases: SODs
- oxydation
- des acides gras à très longues chaînes ou branchés dans le peroxysome (avec plusieurs autres oxydases dans cet organelle)
cytoplasmique, mitochondriale, peroxysome, extra-cellulaire.
- des monoamines: monoamine oxydase (catabolisme de la sérotonine) (mitochondrie)
H2O2+ O2 O2.- + O2
.- + 2H+
Produire de l’O2.- (anion superoxyde)
- capture d’électrons par l’oxygène moléculaire (non enzymatique): dans la mitochondrie au niveau des complexes I et III (ubiquinone ou coenzyme A)
NADPH + O2 O2
.- + H+ + NADP+
- au cours de l’oxydation par les NADPH oxydases (NOX et DUOX) membrane plasmique et RE ..NOX complexe
O2 + e- O2.-
Réduction de l’oxygène moléculaire
Thioredoxin reductase Thioredoxin Peroxiredoxin
Glutathion reductase Glutathion Glutathion
Peroxidase
REDUIRE l’H202 en H20 (anti-oxydants)
Bindoli A… Forman HJ - Antioxid Redox Signal 2008
2H2O2 2H2O +O2
catalase
Bindoli A… Forman HJ - Antioxid Redox Signal 2008
Glutaredoxin
Thioredoxin
SIGNALISATION via H2O2
Signalisation thiol-disulfure (SH:SS) systèmes glutathion et thiorédoxine
1. La découverte du peroxysome 2. Quelle est l’origine du peroxysome?
3. Ses caractéris;ques, ses ac;vités.
-‐ diversité et plas;cité.
-‐ la proliféra;on du peroxysome et sa régula;on à la lumière du débat qui persiste sur la biogenèse de l’organelle.
4. Le rôle du peroxysome dans la signalisa;on REDOX
5. Quel dialogue le peroxysome entre;ent-‐il avec les autres compar;ments cellulaires dans la signalisa;on REDOX?
6. Maladies et aWeintes du peroxysome (surdité).
Le peroxysome et la signalisa8on REDOX
13 mars 2014
American J Medicine 1958
Rhod
hin J
- Am
J M
edici
ne 1
958
Physiological Reviews -‐ 46, 323-‐357, 1966
De Duve C & Baudhuin P – Physiol Rev 1966
De Duve C & Baudhuin P – Physiol Rev 1966
De D
uve C
& B
audh
uin P
– Ph
ysiol
Rev
196
6
De Duve C & Baudhuin P – Physiol Rev 1966
168, 369-‐81, 1969
De Duve C – N Y Acad Sci - 1969
Lodhi IJ & Semenkovich CF – Cell Metab 2014
Schrader M & Yoon Y – BioEssays 2007
Lodh
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Sem
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F – C
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201
4
PPAR=peroxisome proliferator-activated receptors
De D
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& B
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ysiol
Rev
196
6
From Schrader M. and Fahimi HD. BBA 2006
Enzymes du peroxysome qui génèrent des ROS
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catalase
Thioredoxin reductase Thioredoxin Peroxiredoxin
Glutathion reductase Glutathion Glutathion
Peroxidase
REDUIRE H202 en H20 (anti-oxydants)
Bindoli A… Forman HJ - Antioxid Redox Signal 2008
2H2O2 2H2O +O2
catalase
THIOLPEROXIDASE
Schematic overview of peroxisomal enzymes which produce or degrade ROS.
From Schrader M. and Fahimi HD. BBA 2006
From Smith JJ. and Aitchison JD. MOLECULAR CELL BIOLOGY (2013)
Peroxisomes can form through two pathways.
From Islinger M. and Schrader M . Histochem Cell Biol, 2012
Model of peroxisome dynamics and interactions in mammalian cells.
REDOX SENSIBLE
Composite model of peroxisomal matrix protein import. From Nagotu S. and Platta HW. BBA 2012
IMPORTATION DES PROTEINES MATRICIELLES
PTS: perisomal targeting sequence
Direct targeting of proteins to peroxisomes
From Smith JJ. and Aitchison JD. MOLECULAR CELL BIOLOGY (2013)
Dimitrov L… Schekman R – Cold Spring Harbor Perspect Biol 2013
Lodhi IJ & Semenkovich CF – Cell Metab 2014
Dimitrov L… Schekman R – Cold Spring Harbor Perspect Biol 2013
Dimitrov L… Schekman R – Cold Spring Harbor Perspect Biol 2013
From Smith JJ. and Aitchison JD. MOLECULAR CELL BIOLOGY (2013)
Peroxisomes can form through two pathways.
From Islinger M. and Schrader M . Histochem Cell Biol, 2012
Model of peroxisome dynamics and interactions in mammalian cells.
From Schliebs W. and Erdmann R. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2010
Peroxisomal protein import and ERAD in yeast.
From Schliebs W. and Erdmann R. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2010
Molecular parallels between ERAD and the peroxisomal import pathway.
HYPOTHALAMUS et ROS
According to Horvath TL. and Diano S. Trends in Endocrinology & Metabolism, 2009
NPY/AgRP Sensation de faim Neurones NPY/AgRP Orexigène, augmentation de la prise nourriture
α et β MSH sensation de satiété Neurones POMCs Anorexigène; baisse de la prise nourriture
According to Horvath TL. and Diano S. Trends in Endocrinology & Metabolism, 2009
leptine
NPY/AgRP sensation de faim
leptine
α et β MSH sensation de satiété
From Diano S., Horvath TL. Nature Medicine (2011)
Free radicals' effect on the melanocortin system
Effet de l’Honokiol (piège les ROS) sur l’expression de c-Fos et la prise alimentaire chez des souris sauvages
From Diano S., Horvath TL. Nature Medicine (2011)
Free radicals' effect on the melanocortin system
Effet de H2O2 (augmente les ROS) sur l’activité électrique des POMCs et la prise alimentaire chez des souris sauvages
From Diano S., Horvath TL. Nature Medicine (2011)
ROS dans les POMCs et taux de leptine: chez les souris DIO « diet-induced obesity » obèses par suralimentation: dissociation ROS/leptine
From Diano S., Horvath TL. Nature Medicine (2011)
Prolifération des mitochondries et des peroxysomes
From Diano S., Horvath TL. Nature Medicine (2011)
PPAR γ et ses cibles (noyau arqué): les souris DIO
.
From Diano S., Horvath TL. Nature Medicine (2011)
Effet d’un agoniste du PPAR γ -pioglitazon- sur les cibles de PPAR-γ dans les lignées POMC et AgRP
From Diano S., Horvath TL. Nature Medicine (2011)
Un profil de transcription différent dans le noyau arqué pour les PPAR et leurs cibles chez les souris obèses
DIO et ob/ob (
From Diano S., Horvath TL. Nature Medicine (2011)
PPAR γ joue un rôle essentiel dans la résistance à la leptine des souris DIO et semble inhiber l’activité des POMCs
GW9662= antagoniste de PPARγ
From Diano S., Horvath TL. Nature Medicine (2011)
PPAR γ inhibe l’activité des neurones POMCs des souris DIO
From Diano S., Horvath TL. Nature Medicine (2011)
PPAR γ joue un rôle essentiel dans la prise de nourriture. Ce rôle chez les souris sauvages comme les souris DIO implique les ROS.
From Diano S., Horvath TL. Nature Medicine (2011)
Les ROS baissent la prise alimentaires chez les souris DIO
Structure of the ctl locus in the C. elegans genome.
From Petriv O I , and Rachubinski R A J. Biol. Chem. 2004
Effects of mutation of the ctl-1 and ctl-2 genes on life-span and egg laying capacity of wild-type and Δclk-1 mutant worms.
From Petriv O I , and Rachubinski R A J. Biol. Chem. 2004
Cells of Δctl-2 mutant worms contain enlarged peroxisomes but lipid droplets of normal size.
From Petriv O I , and Rachubinski R A J. Biol. Chem. 2004
Peroxisomes exhibit altered morphology in Δctl-2 mutant worms.
From Petriv O I , and Rachubinski R A J. Biol. Chem. 2004
From Schriner SE. and Van Remmen H. Science 2005
Mitochondrial localiza;on of human catalase.
From Schriner SE. and Van Remmen H. Science 2005
Life span and catalase overexpression.
Aconitase activity, ROS production, and oxidative damage
From Schriner SE. and Van Remmen H. Science 2005
